[發明專利]一種用于正極集流體的高強度鋁合金箔及其制備方法

在審

• 申請號: 202110039650.7
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112899505A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 丁冬雁;朱競堃;張文龍;高勇進;陳國楨;謝永林;廖永啟;聶存珠;唐勁松
• 申請（專利權）人: 上海華峰鋁業股份有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/00;C22F1/04;C21D9/46;H01M4/66;H01M10/0525;B21B1/40
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 湯俊明

本發明涉及鋰離子電池正極集流體技術領域，具體涉及到一種用于正極集流體的高強度鋁合金箔及其制備方法。其成分包括0.1～0.3wt％的Fe，0.06～0.25wt％的Mn，0.06～0.15wt％的Si，0.1～0.2wt％的La，余量為鋁。本發明通過采用合理的成分設計，使得鋁合金箔得到了很好的綜合性能，兼顧了電導率和力學性能。適量Fe元素的添加提高了鋁合金的強度，并且含量的控制能夠得到較小尺寸的第二相。少量Mn元素通過固溶強化的形式顯著提升合金的抗拉強度，較低的含量使得合金仍然保持較高電導率。Si元素可以在熔煉過程中起到凈化雜質的作用，同時會與Fe元素一樣以第二相的形式析出，提升力學性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極集流體技術領域，具體涉及到一種用于正極集流體的高強度鋁合金箔及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為綠色環保電池，是理想的儲能設備之一。除此之外，鋰離子電池具有高能量密度、高工作電壓、長循環壽命、低自放電率、高安全性、無記憶效應等諸多優點。這些優點使其得到了廣泛應用，從小的便攜式設備如手機、耳機、筆記本電腦、相機到大的出行工具如電動汽車，都可以見到鋰離子電池的身影。

集流體是鋰離子電池中不可或缺的組成部件之一，其主要作用為支撐電極活性物質并將發生化學反應后活性物質產生的電荷匯集輸出到外電路。雖然集流體不能直接提升電池容量，但是集流體強度的提升可以承載更多的活性物質從而變相提升電池比能量。優良的集流體還需要具備好的電導率，這樣可以減少電荷傳輸過程中的損失，提升電池庫倫效率、循環穩定性和倍率性能。

電導率是需要滿足的首要條件，低電導率會造成電荷傳輸的損耗，同時損耗的電能轉換為熱量會引起電池內部溫度上升，造成安全性和穩定性的降低。因此大多數鋰離子電池主要采用導電性較好的1xxxx鋁合金作為集流體用鋁合金箔材料。但該系列鋁合金存在強度低的問題，往往需要通過增厚的方式防止涂覆過程中可能發生的變形、斷裂問題。同時，因為強度低，同等質量情況下，該系列鋁合金所能承載的活性物質含量有限，降低了電池能量要求。除此之外，當今電池領域的產品需要滿足高續航、高便攜性以及能夠在更嚴苛環境中使用的條件，因此提高電池集流體部件的強度是當今市場的需求之一。

中國專利CN102747251A通過添加Fe、Si、Cu等元素得到冷軋后抗拉強度為170MPa以上且電導率大于60.3％IACS的鋰離子電池電極集流體用鋁箔。該集流體電導率很高，但是抗拉強度一般，且該專利沒有考慮經過干燥工序后可能出現的強度進一步下降的問題。中國專利CN102978483A通過添加Fe、Si、Mn、Mg、Ti、B等元素得到冷軋后強度超過200MPa的鋰離子電池正極集流體用鋁箔，但是電導率一般，為52％IACS左右。并且該集流體的成分設計較為復雜，不易調控。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的第一個方面提供了一種高強度鋁合金箔，其成分包括0.1～0.3wt％的Fe，0.06～0.25wt％的Mn，0.06～0.15wt％的Si，0.1～0.2wt％的La，余量為鋁。

作為一種優選的技術方案，所述Mn的含量為0.06～0.15wt％；優選的，其含量為0.08～0.12wt％。

作為一種優選的技術方案，所述Si的含量為0.08～0.12wt％。

作為一種優選的技術方案，所述La的含量為0.13～0.17wt％。

作為一種優選的技術方案，所述高強度鋁合金箔的電導率不低于55％IACS。

作為一種優選的技術方案，所述高強度鋁合金箔在125℃進行5小時熱處理后，抗拉強度不低于220MPa。

本發明的第二個方面提供了如上所述的高強度鋁合金箔的制備方法，其包括如下步驟：

(1)將含鐵原料、含錳原料、含鑭原料及含硅原料在熔煉爐中煉化得到鋁合金鑄塊；